Pod uticajem pritiska, visoke temperature, uklanjanja ili unošenja supstanci u stene - sedimentne, magmatske, metamorfne, bilo koje - nakon njihovog formiranja nastaju procesi promene, a to je metamorfizam. Takvi procesi se mogu podijeliti u dvije široke grupe: lokalni metamorfizam i duboki. Potonji se također naziva regionalnim, a prvi - lokalnim metamorfizmom. Zavisi od obima procesa.
Lokalni metamorfizam
Lokalni metamorfizam je prevelika kategorija, a dijeli se i na hidrotermalni metamorfizam, odnosno na niske i srednje temperature, kontaktni i autometamorfizam. Potonji je proces promjene u magmatskim stijenama nakon skrućivanja ili stvrdnjavanja, kada na njih djeluju rezidualni rastvori, koji su proizvod iste magme i kruže u stijeni. Primjeri takvog metamorfizma su serpentinizacija dolomita, ultramafičnih stijena i osnovnih stijena, te hloritizacija dijabaza. Karakteriziran je sljedeći tipveć po imenu.
Metamorfizam kontakta se javlja na granicama stena domaćina i rastopljene magme, kada deluju temperature, fluidi (inertni gasovi, bor, voda) koji dolaze iz magme. Halo ili zona kontaktnih udara može biti od dva do pet kilometara od očvrsnute magme. Ove stijene metamorfizma često pokazuju metasomatizam, gdje se jedna stijena ili mineral zamjenjuje drugom. Na primjer, kontaktne skarnove, rogove. Hidrotermalni proces metamorfizma nastaje kada se stijene mijenjaju zbog vodenih termalnih otopina koje se oslobađaju skrućivanjem i kristalizacijom erupcije. I ovdje su procesi metasomatizma od velike važnosti.
Regionalni metamorfizam
Regionalni metamorfizam se javlja na velikim područjima gdje je zemljina kora pokretna i potopljena pod utjecajem tektonskih procesa u velikim područjima do dubine. To rezultira posebno visokim pritiscima i visokim temperaturama. Regionalni metamorfizam pretvara jednostavne krečnjake i dolomite u mermer, a granite, diorite, sijenite u granitne gnajsove, amfibolite i škriljce. To je zbog činjenice da na srednjim i velikim dubinama takve temperature i tlak pokazuju da kamen omekša, topi se i ponovo teče.
Stjene metamorfizma ovog tipa odlikuju se svojom orijentacijom: kada teče masivne teksture, postaju prugaste, linearne, škriljcaste, gnajsične, a svi orijentiri su dati u odnosu na smjer toka. Male dubine to ne dozvoljavaju. Jer metamorfizam stijena nam pokazujezdrobljenog, škriljca, gline ili izlizanih stijena. Ako se izmijenjene stijene mogu povezati s nekim linijama, možemo govoriti o lokalnom dislokacijskom metamorfizmu blizu rasjeda (dinamometamorfizam). Stijene koje nastaju ovim procesom nazivaju se miloniti, škriljci, kakiriti, kataklasiti, breče. Magmatske stijene koje su prošle kroz sve faze metamorfizma nazivaju se ortorokovi (to su ortošisti, ortognejsi i tako dalje). Ako su stijene metamorfizma sedimentne, nazivaju se para-stene (ovo su parašisti ili paragnajsi, itd.).
Metamorphism facies
Pod određenim termodinamičkim uslovima toka metamorfizma izdvajaju se grupe stena, gde mineralne asocijacije odgovaraju ovim uslovima - temperatura (T), ukupni pritisak (Rukupno), parcijalni pritisak vode (P H2O).
Tipovi metamorfizma uključuju pet glavnih fascija:
1. Zelene ploče. Ova fascija se javlja na temperaturi ispod dvjesto pedeset stepeni, a pritisak također nije previsok - do 0,3 kilobara. Karakteriziraju ga biotit, hlorid, albit (kiseli plagioklasi), sericit (muskovit finih pahuljica) i sl. Obično je ova fascija superponirana na sedimentne stijene.
2. Epidotno-amfibolitna fascija se dobija temperaturom do četiri stotine stepeni i pritiskom do kilobara. Ovdje su stabilni amfiboli (često aktinolit), epidot, oligoklas, biotit, muskovit i slično. Ova fascija se također može vidjeti u sedimentnim stijenama.
3. Amfibolitna fascija se nalazi na bilo kojoj vrstistijene - i magmatske, i sedimentne, i metamorfne (odnosno, ove fascije su već bile podvrgnute metamorfizmu - epidotno-amfibolička ili zelenošista fascija). Ovdje se metamorfni proces odvija na temperaturama do sedam stotina stepeni Celzijusa, a pritisak raste do tri kilobara. Ovu fasciju karakterišu minerali kao što su plagioklas (andezin), rogova, almandin (granat), diopsid i drugi.
4. Granulitna fascija teče na temperaturi od preko hiljadu stepeni uz pritisak do pet kilobara. Ovdje kristaliziraju minerali koji ne sadrže hidroksil (OH). Na primjer, enstatit, hipersten, pirop (magnezijski granat), labrador i drugi.
5. Fascia eklogita prolazi na najvišim temperaturama - više od hiljadu i po stepeni, a pritisak može biti i više od trideset kilobara. Pirop (granat), plagioklas, omfacit (zeleni piroksen) su ovdje stabilni.
Druge maske
Različiti regionalni metamorfizam je ultrametamorfizam, kada su stijene potpuno ili djelimično otopljene. Ako je djelomično - ovo je anateksa, ako je potpuno - ovo je palingeneza. Također se razlikuje migmatizacija - prilično složen proces u kojem se stijene formiraju u slojevima, gdje se magmatske stijene izmjenjuju s reliktom, odnosno izvornim materijalom. Granitizacija je široko rasprostranjen proces, gdje su krajnji proizvod različiti granitoidi. Ovo je, takoreći, poseban slučaj općeg procesa formiranja granita. Ovdje nam je potrebno uvođenje kalija, natrijuma, silicija i uklanjanje kalcijuma, magnezija, gvožđa sa najaktivnijim alkalijama, vodom iugljični dioksid.
Dijaftoreza ili regresivni metamorfizam je također široko rasprostranjen. Asocijacije minerala nastale pri visokim pritiscima i temperaturama zamjenjuju se njihovim niskotemperaturnim fascijama. Kada se amfibolitna fascija nanese na granulitnu fasciju, te zelenkaste i epidot-amfibolitne fascije i tako dalje, dolazi do dijaftoreze. U procesu metamorfizma pojavljuju se naslage grafita, gvožđa, glinice i slično, a koncentracije bakra, zlata i polimetala se redistribuiraju.
Procesi i faktori
Procesi promjene i ponovnog rađanja stijena odvijaju se u veoma dugim vremenskim periodima, mjere se stotinama miliona godina. Ali čak i ne previše intenzivni, značajni faktori metamorfizma dovode do zaista gigantskih promjena. Glavni faktori su, kao što je već spomenuto, pritisci i temperature koji djeluju istovremeno različitim intenzitetima. Ponekad jedan ili drugi faktor oštro prevlada. Pritisak također može djelovati na stijene na različite načine. Može biti sveobuhvatan (hidrostatski) i jednostrano usmjeren. Povećanje temperature povećava hemijsku aktivnost, sve reakcije se ubrzavaju interakcijom rastvora i minerala, što dovodi do njihove rekristalizacije. Tako počinje proces metamorfizma. Usijana magma prodire u zemljinu koru, vrši pritisak na stene, zagreva ih i sa sobom nosi mnogo supstanci u tečnom i parovitom stanju, a sve to olakšava reakcije sa stenama domaćinima.
Vrste metamorfizma su raznolike, kao što su različite i posledice ovih procesa. ATU svakom slučaju, stari minerali se transformišu i stvaraju novi. Pri visokim temperaturama to se naziva hidrometamorfizam. Do brzog i oštrog porasta temperature zemljine kore dolazi kada se magma podigne i upadne u nju, ili može biti rezultat potapanja čitavih blokova (velikih površina) zemljine kore tokom tektonskih procesa na velike dubine. Dolazi do neznatnog topljenja stijena, što ipak uzrokuje promjenu hemijskog i mineralnog sastava i fizičkih svojstava ruda i stijena, a ponekad se mijenja i oblik mineralnih naslaga. Na primjer, hematit i magnetit nastaju od željeznih hidroksida, kvarc od opala, dolazi do metamorfizma uglja - dobije se grafit, a krečnjak se iznenada prekristalizira u mramor. Ove transformacije se dešavaju, doduše dugo vremena, ali uvek na čudesan način, koji čovečanstvu daje depozite minerala.
Hidrotermalni procesi
Kada postoji proces metamorfizma, na njegove karakteristike ne utiču samo visoki pritisci i temperature. Ogromna uloga pripisuje se hidrotermalnim procesima, gdje su uključene i juvenilne vode oslobođene rashladnim magmama i površinske (vandozne) vode. Najtipičniji minerali se tako javljaju u metamorfoziranim stijenama: pirokseni, amfiboli, graniti, epidoti, hlorit, liskun, korund, grafit, serpentin, hematit, talk, azbest, kaolinit. Dešava se da prevladavaju određeni minerali, ima ih toliko da čak i nazivi odražavaju veličinu sadržaja: piroksen gnajs, amfibol gnajs, biotitškriljevci i slično.
Svi procesi nastajanja minerala - i magmatski, i pegmatit, i metamorfizmi - mogu se okarakterisati kao fenomen parageneze, odnosno zajedničkog prisustva minerala u prirodi, što je zbog zajedničkosti procesa njihovog formiranja i slični uslovi - i fizičko-hemijski i geološki. Parageneza pokazuje redoslijed faza kristalizacije. Prvo - magmatska talina, zatim ostaci pegmatita i hidrotermalne emanacije, ili su to sedimenti u vodenim rastvorima. Kada magma dođe u kontakt sa osnovnim stenama, ona ih menja, ali se menja sama. A ako dođe do promjena u sastavu intruzivne stijene, one se nazivaju endokontaktne promjene, a ako se stijene domaćini promijene, one se nazivaju egzokontaktne promjene. Stene koje su pretrpele metamorfizam čine zonu ili oreol promena, čija priroda zavisi od sastava magme, kao i od svojstava i sastava stena domaćina. Što je veća neslaganja u sastavu, to je metamorfizam intenzivniji.
Sekvenca
Transformacije kontakta su izraženije u kiselim upadima bogatim isparljivim sastojcima. Stene domaćina mogu se poredati u sledećem redosledu (sa smanjenjem stepena metamorfizma): gline i škriljci, krečnjaci i dolomiti (karbonatne stene), zatim magmatske stene, vulkanski tufovi i tufovi stene, peščari, silicijumske stene. Kontaktni metamorfizam se povećava sa povećanjem poroznosti i pucanjem stijene, jer plinovi i pare lako kruže u njima.
I uvijek,apsolutno u svim slučajevima, debljina kontaktne zone je direktno proporcionalna dimenzijama intruzivnog tijela, a ugao je obrnuto proporcionalan gdje kontaktna površina čini horizontalnu ravan. Širina kontaktnih oreola je obično nekoliko stotina metara, ponekad i do pet kilometara, u vrlo rijetkim slučajevima i više. Debljina egzokontaktne zone je mnogo veća od debljine endokontaktne zone. Procesi metamorfizma u formiranju metala egzokontaktne zone su mnogo raznovrsniji. Endokontaktna stijena je sitnozrna, često porfirita i sadrži više obojenih metala. U egzokontaktu se intenzitet metamorfizma prilično naglo smanjuje, udaljavajući se od upada.
Podvrste kontaktnog metamorfizma
Pogledajmo bliže kontaktni metamorfizam i njegove varijante - termalni i metasomatski metamorfizam. Normalno - toplotno, javlja se pri prilično niskom pritisku i visokoj temperaturi, nema značajnijeg priliva novih supstanci iz već rashlađenog prodora. Stijena se rekristalizira, ponekad se formiraju novi minerali, ali nema značajnije promjene u hemijskom sastavu. Glineni škriljci glatko prelaze u rogove, a krečnjaci u mermer. Minerali se rijetko formiraju tokom termičkog metamorfizma, osim povremenih naslaga grafita i apatita.
Metasomatski metamorfizam je jasno vidljiv pri kontaktima sa intruzivnim tijelima, ali se njegove manifestacije često bilježe u onim područjima gdje se razvijao regionalni metamorfizam. Takve manifestaciječesto se može povezati sa nalazištima minerala. To može biti liskun, radioaktivni elementi i slično. U ovim slučajevima je došlo do zamjene minerala, koja je tekla uz obavezno učešće tekućih i plinovitih otopina i praćena je promjenama u hemijskom sastavu.
Dislokacija i metamorfizam uticaja
Postoji mnogo sinonima za dislokacijski metamorfizam, pa ako se spomene kinetički, dinamički, kataklastički metamorfizam ili dinamometamorfizam, govorimo o istoj stvari, što znači mineralnu strukturnu transformaciju stijene kada su na nju djelovale tektonske sile to je u zonama čisto diskontinuiranih poremećaja tokom planinskog nabora i bez ikakvog učešća magme. Glavni faktori su hidrostatički pritisak i jednostavno naprezanje (jednostrani pritisak). Prema veličini i omjeru ovih pritisaka, dislokacijski metamorfizam rekristalizira stijenu u potpunosti ili djelomično, ali u potpunosti, ili se stijene drobe, razaraju i također rekristaliziraju. Izlaz je raznih škriljaca, milonita, kataklasita.
Udarni ili udarni metamorfizam se dešava kroz snažan meteorski udarni talas. Ovo je jedini prirodni proces u kojem se ove vrste metamorfizma mogu uočiti. Glavna karakteristika je trenutni izgled, ogroman vršni pritisak, temperatura iznad hiljadu i po stepeni. Zatim su nastupile faze visokog pritiska za niz jedinjenja - ringvudit, dijamant, stišovit, koezit. Stijene i minerali se drobe,njihove kristalne rešetke su uništene, pojavljuju se dijaplektički minerali i čaše, sve stijene se tope.
Vrijednosti metamorfizma
U dubokom proučavanju metamorfnih stijena, pored glavnih tipova promjena navedenih gore, često se koriste i neka druga značenja ovog koncepta. To je, na primjer, progresivni (ili progresivni) metamorfizam, koji se odvija uz aktivno sudjelovanje endogenih procesa i čuva čvrsto stanje stijene bez rastvaranja ili topljenja. Praćeno pojavom visokotemperaturnih asocijacija minerala na mestu postojanja niskotemperaturnih, pojavljuju se paralelne strukture, rekristalizacija i oslobađanje ugljen-dioksida i vode iz minerala.
Regresivni metamorfizam (ili retrogradni, ili monodijaftoreza) se takođe uzima u obzir. U ovom slučaju mineralne transformacije su uzrokovane prilagođavanjem metamorfnih stijena i magmatskih stijena novim uvjetima u nižim fazama metamorfizma, što je dovelo do pojave niskotemperaturnih minerala umjesto visokotemperaturnih. Nastali su tokom prethodnih procesa metamorfizma. Selektivni metamorfizam je selektivan proces, promjene se javljaju selektivno, samo u određenim dijelovima niza. Ovdje je heterogenost hemijskog sastava, karakteristike strukture ili teksture i slično.